基于DIY學(xué)園培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)研究

李 喆 (上海市莘莊中學(xué) 上海 201199)

基于DIY學(xué)園培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)研究

李 喆
(上海市莘莊中學(xué) 上海 201199)

通過內(nèi)容分析法和文獻研究法以近年來公開發(fā)表的有關(guān)核心素養(yǎng)的文章為對象，分析核心素養(yǎng)導(dǎo)向的物理教學(xué)現(xiàn)狀，梳理培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的方法與途徑，發(fā)現(xiàn)部分實證研究的不足.在此基礎(chǔ)上借助于學(xué)校DIY學(xué)園的平臺，指出學(xué)生經(jīng)歷動手體驗、思維體驗、情感體驗相互融合的物理學(xué)習(xí)過程是培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的研究趨勢，并著力于系統(tǒng)的評價方案和成效的研究.

DIY學(xué)園 物理學(xué)科核心素養(yǎng) 物理實驗探究教學(xué)

核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受相應(yīng)學(xué)段的教育過程中，逐步形成的適應(yīng)個人終生發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格與關(guān)鍵能力，這些品格和能力是在學(xué)科里面養(yǎng)成的，然后在一個孩子身上積淀下來并持久發(fā)揮作用.學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)科之后所形成的、具有學(xué)科特點的關(guān)鍵成就.結(jié)合學(xué)校在上海市已然成為品牌的“DIY學(xué)園”校本課程實施載體，我們擬開展“高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)研究”.通過中國知網(wǎng)，圍繞“核心素養(yǎng)、物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)、物理實驗教學(xué)”等關(guān)鍵詞展開情報檢索，對物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的途徑、策略等研究文獻進行研究，如圖1所示，文獻檢索的時間范圍是2009年-2016年，共檢索到相關(guān)文獻426篇.現(xiàn)就相關(guān)研究文獻分類綜述如下.

圖1 論文年度分布情況

1 學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和物理學(xué)科核心素養(yǎng)

教育部《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》的文件中，首次提出學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的概念.在本次研究中我們主要針對于物理學(xué)科的核心素養(yǎng)，由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”4方面組成.“物理觀念”是學(xué)生經(jīng)歷物理教育過程中形成的從物理學(xué)角度認識客觀世界的基本屬性，物理知識框架在腦海中的建構(gòu).“科學(xué)思維”是面對真實的問題情境，分析、質(zhì)疑、推理、假設(shè)、論證的思維方法.“科學(xué)探究”是基于思考猜想后對科學(xué)探究過程的設(shè)計、驗證、解釋和交流過程.“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”是在理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境(STSE)的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感[1].

中國教學(xué)學(xué)會副會長、國家督學(xué)張緒培曾提出培養(yǎng)各個學(xué)科的核心素養(yǎng)，就是要通過學(xué)科核心素養(yǎng)的落實轉(zhuǎn)化為學(xué)生的素質(zhì)，當學(xué)生離開校園步入社會，把在學(xué)校學(xué)的知識都忘掉的時候，剩下的就是素質(zhì).今天學(xué)生們在課堂里學(xué)物理，不是讓他們成為物理學(xué)家，因為這畢竟僅涉及極少數(shù)人.我們教育者關(guān)注的是，在他們畢業(yè)以后，作為一個社會公民，學(xué)過物理和沒學(xué)過物理有什么差異？物理學(xué)科究竟能留給他終身受用的東西是什么？這就是物理學(xué)科的核心素養(yǎng).

近代以來，聯(lián)合國教科文組織和經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)等國際機構(gòu)對核心素養(yǎng)作了更深入的研究.OECD在2012年就明確指出21世紀學(xué)生必須掌握4方面十大核心技能：思維方式，即創(chuàng)造性、批判性思維、問題解決、決策和學(xué)習(xí)能力；工作方式，即溝通和合作能力；工作工具，即信息技術(shù)和信息處理能力；生活技能，即公民、變化的生活和職業(yè)，以及個人和社會責(zé)任.其中，掌握無定式的復(fù)雜思維方式和溝通合作能力最為重要，而這些都是學(xué)生在整個學(xué)校的教育教學(xué)之中、在學(xué)校顯性和隱性文化潛移默化的影響下逐步習(xí)得并內(nèi)化而成的. 其中特別提到物理學(xué)科的核心素養(yǎng)特別關(guān)注科學(xué)思維的形成，有基于事實后的質(zhì)疑批判，有獨立思考后的推理論證，有合作交流后的反思創(chuàng)新，這些復(fù)雜過程均統(tǒng)整在物理學(xué)科核心素養(yǎng)之中.

2 物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的方法與途徑

最新頒布的《普通高中物理課程標準》包含4個維度，分別是“物理觀念與應(yīng)用”“科學(xué)思維與創(chuàng)新”“科學(xué)探究與交流”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，這與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的4個基本維度對應(yīng).在核心素養(yǎng)的統(tǒng)領(lǐng)下，現(xiàn)行的課堂模式必將再次轉(zhuǎn)變，一線教師必須思考高中物理教學(xué)轉(zhuǎn)型.在課堂中，教師可將物理學(xué)科內(nèi)某些板塊內(nèi)容與歷史、哲學(xué)、數(shù)學(xué)等不同學(xué)科內(nèi)容有機整合；注重引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識進行“模型建構(gòu)”；圍繞物理抽象問題創(chuàng)設(shè)具體真實情境，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與合作交流的素養(yǎng)；設(shè)置學(xué)生可體驗的教學(xué)活動環(huán)節(jié)，讓學(xué)生體會“科學(xué)本質(zhì)”，形成正確的“科學(xué)態(tài)度”，強調(diào)“STSE”教育思想，落實培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)[2].

物理學(xué)科是基于實驗的自然科學(xué)，毋庸置疑，真實的實驗探究教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的最有效的途徑[3].為了避免機械重復(fù)的“虛假探究”，首先教師要轉(zhuǎn)變觀念，以學(xué)生為主體，可以通過滲透物理學(xué)史教育，讓學(xué)生站在歷史角度學(xué)習(xí)物理學(xué)家的思辨能力，體會他們的科學(xué)情懷，江蘇陸良榮老師曾以一節(jié)精彩的公開課《物理學(xué)重大進展》嘗試通過結(jié)合人文精神去培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，讓學(xué)生深刻地領(lǐng)會實驗在物理學(xué)中的地位與作用[4].然后再創(chuàng)設(shè)具體真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗方案去探索，擬定實驗步驟，論證實驗結(jié)論，與此同時教師還要改變傳統(tǒng)的紙筆評價體系，注重學(xué)生整個探究活動中的過程性多元評價，包含知識、創(chuàng)新、實踐、合作、科學(xué)精神等各方面表現(xiàn)，從而促進學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的全面和諧發(fā)展.

3 DIY學(xué)園與物理學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系

DIY是英文Do it yourself的省略詞，意思是自己動手做.DIY學(xué)園是我校科技教育的實踐基地，目前不僅是閔行區(qū)且是上海市唯一以學(xué)生動手實踐為主的實踐平臺.DIY特色實質(zhì)在于“體驗式教育”，學(xué)生在課堂中學(xué)習(xí)的物理知識，包括蘊含在知識背后的物理思想、觀點、方法，以及物理學(xué)家解決問題的辯證思維能力、求真務(wù)實的科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新的學(xué)習(xí)品質(zhì)，學(xué)生都可以在DIY學(xué)園中得到真正的實踐，形成勤于動手、積極思考、大膽質(zhì)疑的科學(xué)品質(zhì).而學(xué)生的實踐就是經(jīng)歷物理實驗探究過程，學(xué)生面對真實的問題情境，思考如何探究其背后蘊藏的物理規(guī)律，然后在學(xué)園中設(shè)計方案動手實驗操作，在探究過程中檢驗自己方案的可行性，緊接著展開一番班級的頭腦風(fēng)暴，將自己的靈感創(chuàng)意進一步深化，這里的首字母 “D”可以進一步衍生為“discover,design,develop”，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的潛能，設(shè)計自己的方案，最終使自我主體得到發(fā)展，所以DIY學(xué)園的理念與高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)十分契合.

4 培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的已有研究的不足與對本研究的啟示

4.1已有研究的不足

(1)綜觀文獻的查閱分析，筆者可以看出國內(nèi)外專家對培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的探索已有一定的研究基礎(chǔ).很多研究都關(guān)注到物理實驗探究過程是培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑，但未涉及如何對學(xué)生的自主探究過程進行指導(dǎo)的具體案例，無法得知實際情況中是否大部分學(xué)生參與其中，當碰到部分學(xué)生茫然且不知所措時該如何應(yīng)對，怎樣進一步反思改進教師的引導(dǎo)作用，使得保證大多數(shù)學(xué)生參與實驗探究過程有序和有效性，又能讓他們發(fā)揮獨立思考的自主性.

(2)隨著2017年上海高考新方案的出臺，“3+3”的高考模式其實對于物理學(xué)科的沖擊很大，從高一開始，每周的物理課已經(jīng)縮減為兩節(jié)，面對課時緊張的客觀因素，常規(guī)使用基礎(chǔ)型教材的物理課堂，無法提供充足的實驗探究課的時間，學(xué)校如何利用拓展性或研究性課程給學(xué)生的物理實驗探究提供時間和空間的支持，也值得我們思考.

4.2啟示

結(jié)合學(xué)校的校本課程整體布局， DIY學(xué)園被列入拓展性和研究性課程的一個重要載體，師生能夠有時間、空間進行物理實驗探究過程，這對于培養(yǎng)其物理學(xué)科素養(yǎng)至關(guān)重要.本研究將試圖在物理實驗探究過程中教和學(xué)的行為研究上尋求突破，通過具體的案例分析，反思教師在過程中角色的轉(zhuǎn)換，并對其成效前后對比，梳理出教師的有效教學(xué)策略，為基于核心素養(yǎng)的學(xué)科教學(xué)尋求真實性.

5 研究方向

5.1教和學(xué)的行為研究

學(xué)生通過基礎(chǔ)型的物理課堂教學(xué)過程理解和掌握一定的物理知識與技能后，來到DIY學(xué)園的物理創(chuàng)新實驗室.在物理創(chuàng)新實驗室中設(shè)立各種物理問題情境，通過具體案例，進行師生角色重新定位后的教和學(xué)的行為研究，包括學(xué)生“學(xué)”的行為描述，作為輔助的是對應(yīng)著的教師“教”的行為描述，強調(diào)教師的“教”是適應(yīng)學(xué)生的“學(xué)”，“教”不能過度，“學(xué)”一定要充分——通過學(xué)生為主體的物理實驗探究過程來呈現(xiàn)這種角色定位的圖景.

5.2實驗探究教學(xué)與學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的成效研究

學(xué)生在DIY學(xué)園中經(jīng)歷探究與協(xié)同學(xué)習(xí)的“真實性”學(xué)習(xí)過程，教師可以通過觀察清晰地把握學(xué)生各種表現(xiàn)背后的認知過程，根據(jù)研究筆記和實驗報告對學(xué)生物理實驗中表現(xiàn)出的各項物理學(xué)科能力進行前后比較研究，再引導(dǎo)學(xué)生對自己學(xué)科核心素養(yǎng)提升情況的自我評估.在研究過程中通過評價反饋，不斷優(yōu)化基于DIY學(xué)園培養(yǎng)高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)策略.

1 尹后慶. 厘清“核心素養(yǎng)”，深化課程.上海教育，2016(5)：9～11

2 陳麗珊，陳海. 基于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教學(xué)探究.基礎(chǔ)教育研究，2016(20)：7～8

3 江山. 實驗探究：培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑.中學(xué)物理教學(xué)參考，2015(12)：2～5

4 李雪林. 滲透物理學(xué)史教育 體現(xiàn)核心素養(yǎng)內(nèi)涵.江蘇教育研究，2016(11)：22～23

5 鐘啟泉. 學(xué)科教學(xué)的發(fā)展及其課題：把握“學(xué)科素養(yǎng)”的一個視角.全球教育展望，2017(1)：11～23

2017-03-22)